許亞東

(鎮(zhèn)江市建設工程施工圖審查中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

1 工程概況

某投產(chǎn)運營廠房項目為進一步滿足產(chǎn)能擴容需要，決定廢棄38軸與C軸線交叉位置附近原有設備C，在38～40軸與C～D軸原廠房地坪位置新建設備A、B及D，設備D為新建鑄造機，鑄造機基礎(chǔ)基坑位于廠房C～D軸與39～40軸位置，基坑平面布置見圖1。

圖1 基坑平面布置圖

本項目室內(nèi)地坪為建筑標高±0.000。新建設備A、B基坑深度為5.0 m，設備D新建鑄造機基礎(chǔ)底板墊層底標高-15.10 m，長約20 m，寬約10 m，基坑周長約60 m，基坑面積約200 m2。新建設備基礎(chǔ)施工期間，廠房需保持正常運行，即B/D軸與37～41軸范圍作為施工場地，外圍均不得占用，承臺采用預制方樁基礎(chǔ)，基坑開挖需考慮對既有承臺的保護，嚴格控制基坑開挖變形。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 場地巖土工程地質(zhì)特征

根據(jù)巖土工程勘察報告資料，基坑處于ZK125孔位置，對應地勘孔如圖2所示。

圖2 基坑位置地質(zhì)剖面

開挖涉及土層描述如下。①素填土層：黃褐色、灰褐色，主要由粉質(zhì)黏土組成，為新近回填，呈稍濕、松散～稍密狀態(tài)。②1粉質(zhì)黏土：灰褐色、灰黃色，局部夾粉土，具輕微搖振反應，稍有光澤反應，干強度中等，韌性中等。呈濕～飽和、可塑狀態(tài)，局部為軟塑狀態(tài)。②2粉質(zhì)黏土：灰色、灰黑色，含有機質(zhì)及腐殖質(zhì)，略具臭味，局部夾粉土，有搖振反應，稍有光澤反應，干強度中等偏低，韌性差。呈飽和、流塑～軟塑狀態(tài)。③粉質(zhì)黏土：黃褐色、褐黃色，含鐵錳質(zhì)氧化物結(jié)核及灰白色高嶺土團塊，無搖振反應，切面光滑，干強度及韌性中等偏高。呈濕～飽和、可塑狀態(tài)。④粉質(zhì)黏土：褐黃色、青灰色，含鐵錳質(zhì)氧化物結(jié)核及灰白色高嶺土團塊，無搖振反應，切面光滑，干強度及韌性高。呈濕～飽和、硬塑狀態(tài)。

坑底主要位于②2粉質(zhì)黏土層和③粉質(zhì)黏土層。

2.2 地下水

本項目地貌類型屬崗地及古沖溝，基坑位于古沖溝范圍，場地地基土中①、②1、②2層土為弱透水層，③、④層土為相對隔水層。場地地下水類型為孔隙潛水，主要賦存在①、②1、②2層土。勘察期間初見水位為1.00～2.50 m，24 h測得穩(wěn)定水位為1.0～1.70 m?；又ёo設計按地表下1.0 m考慮地下水位埋深。

2.3 相關(guān)巖土參數(shù)

根據(jù)勘察報告，基坑支護設計相關(guān)土層計算參數(shù)如表1所示。

表1 土層物理力學參數(shù)

3 基坑支護方案設計

3.1 本基坑工程特點

1)基坑規(guī)模較小，面積約200 m2，但開挖深度較大，達到15.10 m。

2)場地地質(zhì)條件較復雜，上部存在較厚填土層，厚度約4 m，開挖邊坡易失穩(wěn)。另外，本基坑處于古沖溝位置，坑底附近存在②2粉質(zhì)黏土層，局部夾粉土，流塑～軟塑狀態(tài)，且含有機質(zhì)及腐殖質(zhì)，該層物理力學性質(zhì)較差，基坑開挖后易導致周邊較大變形，坑底土層隆起破壞等現(xiàn)象。

3)周邊環(huán)境相對較復雜，基坑在已建廠房內(nèi)部施工，需考慮對臨近承臺的保護，既有承臺工程樁為預制方樁，若基坑開挖導致周邊較大變形，工程樁易斷裂，危及廠房安全。

4)設備基礎(chǔ)地下結(jié)構(gòu)非常規(guī)，需要較大的凈空間，層高較大，若采取支撐結(jié)構(gòu)體系，需考慮換撐等不利因素。

3.2 支護方案選型原則

基坑支護方案的選定必須綜合考慮工程本身的特點及周圍環(huán)境的要求，在滿足地下結(jié)構(gòu)土建施工及確保周圍環(huán)境安全可靠的前提下，盡量達到既經(jīng)濟合理，又方便施工并提高施工質(zhì)量。

此次基坑支護設計遵循的主要原則如下。

1)根據(jù)本工程的實際情況和周圍環(huán)境條件，在充分分析、研究擬建場地周圍工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程的具體特點和類似工程經(jīng)驗，按照現(xiàn)行有效規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定及標準的有關(guān)條文要求，精心設計，力求科學、經(jīng)濟、合理。

2)保證圍護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全。

3)在保證安全的前提下，重點突出圍護結(jié)構(gòu)快(縮短工期)、省(節(jié)約造價)、易(方便施工)的特點，在安全、工程造價和工期之間達到一個最優(yōu)的平衡點。

3.3 支護方案選型

常用支護結(jié)構(gòu)形式主要有自然放坡掛網(wǎng)噴漿、土釘墻、鉆孔灌注樁加支撐、鋼板樁+支撐支護等[1-3]。結(jié)合本基坑工程特點，對上述支護結(jié)構(gòu)用于本項目的安全性、經(jīng)濟性及施工便捷等方面分析如下。

1)SMW工法+內(nèi)支撐。SMW工法亦稱勁性水泥土攪拌樁法，即在水泥土樁內(nèi)插入H型鋼等，將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來，使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護結(jié)構(gòu)的圍護墻。本工程由于在已建廠房內(nèi)部施工，對凈空要求較高，SMW工法施工設備三軸深攪及型鋼吊裝缺乏施工空間，難以實施。

2)地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻剛度大，止水效果好，是支護結(jié)構(gòu)中最強的支護型式，適用于地質(zhì)條件差和復雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑，但是造價較高，施工要求專用設備[4]。本基坑支護采用地下連續(xù)墻費用要相對較高，另外受凈空影響，鋼筋籠吊裝難以實施。

3)鉆孔灌注樁加支撐。采用鉆孔灌注樁加支撐支護結(jié)構(gòu)形式，可考慮頂部適當放坡，底部采用鉆孔灌注樁+一道混凝土支撐支護+兩道型鋼支撐，地下結(jié)構(gòu)底板澆筑至支護結(jié)構(gòu)邊，形成底部剛性鉸，計算拆撐變形確定可否拆撐，若拆撐變形較大可考慮基坑側(cè)壁素混凝土回填，達到強度后分層拆除型鋼支撐。采用該方案安全性可靠，施工機械設備相對較小，可滿足施工要求。樁頂冠梁采用混凝土材料，頂部形成剛性支撐，底部兩道采用型鋼支撐，一定程度上可消除底部兩道支撐的養(yǎng)護時間，縮短工期。工程造價較SMW工法略高，比地下連續(xù)墻便宜。

綜上所述，本次設計確定主要采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐形式。

3.4 支護設計方案

通過理正深基坑設計軟件計算，最終確定采用如下支護形式。

基坑北側(cè)及東側(cè)按挖深15.10 m設計，頂部5 m范圍二級放坡卸土，坡面掛網(wǎng)噴漿處理；底部采用鉆孔灌注樁+一道混凝土支撐支護+兩道型鋼支撐支護。

基坑南側(cè)及西側(cè)考慮臨近設備基礎(chǔ)施工，先大面積卸土至-5.0 m，按挖深10.10 m設計，采用鉆孔灌注樁+一道混凝土支撐支護+兩道型鋼支撐支護。

止水措施：因本次基坑在廠房內(nèi)部施工，受限于施工高度，本次基坑設計采用高壓旋噴樁樁止水，止水帷幕進行③層土不小于1 m，形成封閉止水。

降排水措施：坡腳設置明溝+集水井進行疏干排水(表層填土潛水)，鑄造機位置②2層土視開挖情況，必要時沖溝區(qū)增設輕型井點分層降水，井點管沿坑周布設。

支護結(jié)構(gòu)平面布置及典型剖面分別如圖3～4所示。

圖3 支護結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖4 支護結(jié)構(gòu)典型剖面

3.5 項目實施效果

目前該深基坑已開挖至第二道支撐梁下，即將安裝第三道支撐梁，現(xiàn)場如圖5所示。目前，支護結(jié)構(gòu)頂部位移最大值6 mm，深層水平位移最大值8 mm，滿足基坑安全要求。

圖5 深基坑開挖現(xiàn)場

4 結(jié) 論

1)既有廠房內(nèi)部小尺寸超深基坑因受廠房凈高限制，另外需不影響廠房運營，支護方案選型受到一定限制，采用排樁+內(nèi)支撐支護結(jié)構(gòu)形式可以有效控制支護結(jié)構(gòu)變形，確保支護結(jié)構(gòu)安全。

2)鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁等施工機械相對較小，可滿足小凈空場地施工要求。

3)支護樁冠梁、圍檁水平側(cè)向剛度，以及支撐支錨剛度、材料抗力等參數(shù)取值對支護結(jié)構(gòu)受力計算結(jié)果影響較大，小尺寸基坑上述參數(shù)較大，可有效降低支護結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力，增強支護結(jié)構(gòu)抵抗傾覆穩(wěn)定性。

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